全世界數(shù)百萬人患有視網(wǎng)膜疾病，導(dǎo)致部分或完全失明。具有遺傳性視網(wǎng)膜退行性疾病的患者遭受由250多種基因突變中的任何一種引起的光敏感光細(xì)胞的逐漸喪失。視網(wǎng)膜是眼睛后部的薄層組織，可檢測(cè)光線和顏色。它包含感光細(xì)胞，稱為視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞，負(fù)責(zé)檢測(cè)光并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。視網(wǎng)膜還包含將電信號(hào)傳遞到大腦的神經(jīng)，告訴它光感受器“看到了什么”。這些中繼細(xì)胞被稱為雙極細(xì)胞和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。

雖然沒有治愈視網(wǎng)膜退行性疾病的方法，但有幾個(gè)有希望的研究領(lǐng)域，至少可以部分恢復(fù)視力。May's Genome Advance of the Month專注于兩種實(shí)驗(yàn)性治療方法 - 基因替代療法和光遺傳學(xué)。

在基因替代療法中，將基因的正常拷貝插入具有突變和功能不正常的基因的人的細(xì)胞中。在插入之前，正常拷貝被包裝在病毒內(nèi)，并且病毒將基因轉(zhuǎn)運(yùn)到患病細(xì)胞。一旦進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，基因就會(huì)開始產(chǎn)生功能性蛋白質(zhì) - 細(xì)胞中的分子，可以進(jìn)行細(xì)胞過程的結(jié)構(gòu)，功能和調(diào)節(jié) - 細(xì)胞恢復(fù)正?；顒?dòng)。

這種類型的基因替代療法被用于一項(xiàng)具有里程碑意義的2012年研究，該研究部分恢復(fù)了患有兒童失明的人的視力，稱為L(zhǎng)eber先天性黑蒙(LCA)。LCA是一種罕見的遺傳性疾病，約影響8萬人，是兒童失明的最常見原因之一。

一種類型的LCA是由RPE65 基因的突變引起的 。由該基因制成的蛋白質(zhì)是視覺循環(huán)的重要組成部分，因?yàn)樗兄诋a(chǎn)生維生素A，使光感受器發(fā)揮作用。REP65基因突變停止了這種產(chǎn)生，患者的視力逐漸變暗，就像燈光緩慢變暗一樣。

研究人員開始用健康的基因取代突變的基因，并希望恢復(fù)視力。15名LCA患者接受視網(wǎng)膜注射攜帶健康RPE65基因的病毒。患者在治療的數(shù)天至數(shù)周內(nèi)經(jīng)歷了改善的視力和對(duì)光的敏感性。今天，RPE65基因替代是成功進(jìn)行視網(wǎng)膜退行性疾病基因治療的最著名的例子。

今年5月在新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究 隨訪了15名接受RPE65研究治療的患者中的3名。研究人員發(fā)現(xiàn)視覺益處在手術(shù)后一至三年達(dá)到頂峰，但隨后開始減少。他們還發(fā)現(xiàn)，光感受器在疾病的自然過程中會(huì)繼續(xù)穩(wěn)定地退化。該程序似乎促進(jìn)了視覺周期，但不是通過推遲感光細(xì)胞的死亡。

該研究強(qiáng)調(diào)了改進(jìn)和優(yōu)化基因治療過程的必要性。研究人員推測(cè)，RPE65蛋白(通過一輪基因治療引入)的數(shù)量不足以維持視力改善，多種治療方法也有幫助。或者，當(dāng)光感受器損失較少時(shí)，可以在較年輕的時(shí)候開始基因治療?？傮w而言，RPE65基因替代研究在人體中的相對(duì)安全性為其他基因治療研究開辟了道路。

基因替代療法是一種概念上簡(jiǎn)單且吸引人的策略，但受到許多因素的限制。首先，必須知道特定的致病基因，通常情況并非如此。此外，基因替代療法僅在表達(dá)該基因的細(xì)胞類型仍存活時(shí)才可行; 在許多視網(wǎng)膜退行性疾病中，光感受器被破壞，視力恢復(fù)是不可能的。

光遺傳療法

與基因治療相關(guān)的缺點(diǎn)和挑戰(zhàn)表明明顯需要額外的視力喪失治療，如光遺傳學(xué)。光遺傳學(xué)治療通過利用一項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步使基因治療更進(jìn)一步 - 內(nèi)部視網(wǎng)膜細(xì)胞層(基底和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞)和中央視覺通路在光感受器變性后保持完整。光遺傳學(xué)療法使用病毒載體將光敏蛋白插入存活的視網(wǎng)膜細(xì)胞中，這些視網(wǎng)膜細(xì)胞通常無法感知光。然后細(xì)胞可以執(zhí)行光感受器的工作，并恢復(fù)視覺通路。

然而，光遺傳學(xué)療法在被轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用之前面臨著重大障礙。其中一個(gè)問題是找到合適的光遺傳學(xué)工具。最初的光遺傳學(xué)測(cè)試使用了需要非常高且可能有害的光強(qiáng)度才能發(fā)揮作用的蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)具有對(duì)視網(wǎng)膜是外來的額外缺點(diǎn)，這意味著它們誘導(dǎo)與細(xì)胞不同的信號(hào)傳導(dǎo)并且可以引起免疫排斥反應(yīng)。

另一項(xiàng)關(guān)于PLOS生物學(xué)五月刊的新研究研究人員報(bào)告稱，他們創(chuàng)造了一種分子工程蛋白，能夠恢復(fù)視網(wǎng)膜退行性疾病小鼠的日光視覺。他們的蛋白質(zhì)Opto-mGluR6由兩種現(xiàn)有的視網(wǎng)膜蛋白組成。一部分來自光敏色素，黑視蛋白，另一部分來自信號(hào)分子，代謝型谷氨酸受體6(mGluR6)。兩者一起賦予光敏感性以及放大和調(diào)節(jié)光響應(yīng)的能力。由于這兩種蛋白質(zhì)天然存在于視網(wǎng)膜中，因此該工程化蛋白質(zhì)在生理上與視網(wǎng)膜相容并且不太可能被免疫系統(tǒng)排斥。此外，蛋白質(zhì)的黑視蛋白區(qū)域被適度的日光激活，而不是之前研究中其他蛋白質(zhì)所需的高水平光。

這種方法使光學(xué)療法更接近人體試驗(yàn)和臨床應(yīng)用。盡管基因治療和光遺傳學(xué)仍處于起步階段，但這些研究的結(jié)果很有希望，并有可能大大改善視網(wǎng)膜退行性疾病患者的視力。